化工原理上復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、Re<2000（層流）>4000（湍流）孔板文丘里第一章一重要公式1連續(xù)性方程2柏努力方程3阻力計(jì)算（與U型差壓計(jì)相關(guān)）4阻力計(jì)算（范寧公式）二相關(guān)概念1、連續(xù)介質(zhì)模型2、流體力學(xué)3、壓強(qiáng)及表示方法（表壓、真空度）4、修正壓強(qiáng)及應(yīng)用條件5、 牛頓粘性定律 薩士卩du/dy適用層流6、層流與湍流分類、本質(zhì)本質(zhì)區(qū)別：湍流有徑向脈動(dòng)7、粘度1Pa -s=10P（泊）=1000 cP （厘泊）8、Re=p ud/ 卩9、平均速度U=Umax/2 （管中心，層流）10、邊界層及分離 11因次分析法12、局部阻力13、de=4"rh=流道面積/潤濕周邊長14、管道突然擴(kuò)大、縮小15、

2、并聯(lián)特點(diǎn)：Zhf相等16、測量一（1）點(diǎn)速度 畢托管;（2）流量:de=d 2-d i轉(zhuǎn)子a ）特點(diǎn)：恒5恒厶Pm，變截面；b）標(biāo)定：例題1常溫的自來水從高位槽 A經(jīng)©57mmX3.5mm鋼 管送入密閉的容器 B內(nèi)，容器B上方壓強(qiáng)表讀數(shù)為 5.08XW4Pa。高位槽和容器的液面恒定，兩者間 的垂直距離為15m，已知直管長度與全部當(dāng)量長度 之和為83m。試求該管路最大輸水量為多少？取水 的密度 尸1000kg/m3、粘度 尸1cP、尸0.2mm。解：依題意畫圖，見后一頁。以高位槽A的1 1與B容器的2-2間列B.E第二章一重要公式1有效功，效率2串，并聯(lián)復(fù)合3比例，切割 4安裝高度二相

3、關(guān)概念1、離心泵結(jié)構(gòu)泵殼泵軸葉輪軸封2、工作原理中心吸入旋轉(zhuǎn)葉輪離心力局部負(fù)壓邊緣壓出3、歐拉方程HT=abV He=a bV24、泵的性能曲線三條：揚(yáng)程一V（HeV）NaVn V5、泵的效率分析：容積水力機(jī)械6、離心泵葉片類型：后彎伎90o徑向血=90o前彎伎90o7、工作點(diǎn)：泵、管路曲線交點(diǎn)；管路特性曲線方程：He'二H+KV2或者He' =A+B28、工作點(diǎn)調(diào)節(jié)方法：切割D 比例n閥門9、對(duì)泵特性影響：p對(duì)H無影響,對(duì)n無影響，但對(duì)NaV有影響10、現(xiàn)象氣縛氣蝕11、 泵選型原則據(jù)液體種類選泵類型 ；據(jù)V、He選型號(hào)：（He、V）泵般He、V）計(jì)算Na校核例題1水流量為1

4、2m3/h，泵的出口處的壓力表讀數(shù)為1.9at（表），泵的入口處的真空表讀數(shù)為140mmHg,軸功率為1.2kW，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)為2900轉(zhuǎn)/分，壓力學(xué)習(xí)必?cái)葰g迎下載表和真空表的距離為0.7m,出口管和入口管直徑相同，求泵的壓頭H和效率n?2-20離心泵、往復(fù)泵各一臺(tái)并聯(lián)操作輸水。兩泵合成的”性能曲線方程為：He = 72.5 0.00188(V -22)2 ,V指總流量。閥全開時(shí)管路特性曲線方程為：He '51+KV2,(兩式中：He、He'mH?。, V-L/S)?，F(xiàn)停開 往復(fù)泵，僅離心泵操作，閥全開時(shí)流量為 53.8L/S。試 求管路特性曲線方程中的 K值。解：只開離心泵時(shí)

5、He=72.5-0.00188V2V=53.8 L/s時(shí) He=72.5-0.00188V2=72.5 0.00188 53.82=67.06 mHe' =51+KV2=51+K53.82v He= He'K=0.00555 m/(L/s)23. 用離心油泵從貯槽抽液態(tài)異丁烷至反應(yīng)器，貯槽 液面恒定，液面上方壓強(qiáng)為660kPa(絕壓)，泵安裝 于貯槽液面以下1.8m處。吸入管路的壓頭損失為 1.2m。輸送條件下的異丁烷的密度為530kg/m3,飽 和蒸汽壓為645kPa輸送流量下的汽蝕余量為3.3m 試分析該泵能否正常操作。與P75例2 5類似4用離心泵將20C水由貯槽送出，泵

6、的前后各裝有 真空表和壓力表。已知泵的吸入管路總阻力和速度 頭之和為2mH2O柱。允許吸上真空高度為5m,大 氣壓強(qiáng)為1atm,貯槽液面低于泵的吸入口距離2m。試求：（1）真空表讀數(shù)為多少mmHg?（2）當(dāng)水溫由20C變?yōu)?0C時(shí)發(fā)現(xiàn)真空表與壓力 表讀數(shù)驟然下降，此時(shí)出現(xiàn)什么故障？原因何在？ 怎樣排除？（要求定量說明）第三章一重要公式1過濾速率基本方程恒壓恒速2過濾常數(shù)K3洗滌時(shí)間洗滌速率（板框）4生產(chǎn)能力G(板框)5曳力公式6Stokes公式二相關(guān)概念1. 顆粒的當(dāng)量直徑：dev2. 篩分分析：頻率函數(shù) 分布函數(shù)曲線3. 柯士尼公式：4. 濾液流速dV/d t,過濾速率dV/(A.d t)5

7、. 單位面積上的濾液量：q=V/A6 .過濾操作過程：過濾T；洗滌Tw ； 清理和組裝T7. 最大生產(chǎn)能力的條件：T + T = T8. 當(dāng)qe 0,板框：葉濾：9助濾劑:(SiO2)硅藻土，珍珠巖，石棉粉，炭粉10. 自由沉降：11. 重力沉降室：12. 分離效率：n13. 分離因素：K=(UT2/R)/g14. 流態(tài)化:聚式(G-S)、散式(L-S)流化壓降速度圖 p=L(1 & )(sp p )g例題1某板框壓濾機(jī)，過濾面積0.1m2，在規(guī)定壓差 下恒壓過濾某懸浮液，得出下列方程式：(q+ 10)2 = 250(計(jì) 0.4)式中單位：qL/m2 , tm in(1) 求過濾249

8、.6min所獲得的濾液量為多少？(2) 若先恒速過濾5min，使壓差達(dá)到規(guī)定值后便恒 壓過濾，試問：當(dāng)總過濾時(shí)間仍為 249.6min，總共 可得多少濾液？(3) 如果操作壓差增大一倍，設(shè)濾餅不可壓縮， 過濾時(shí)間仍為249.6min，總共可得多少濾液？解:(1) (q+ 10)2 = 250( + 0.4)qe= 10(q+ 10)2 = 250(249.6+ 0.4)q=240L/m2V=Aq=240 >0.1 = 24L:(2) 恒速過濾T1 = 5min得濾液量:q12 + qge= (1/2)K tq12 + 10q1 = (1/2) >250 X5q1=20.5 L/m2

9、恒壓：(q2 q12) + 2qe(q q“ = K ( t)(q2-20.52) + 2>0>(q-20.5) = K (249.6 5) q=239.2L/m2V=Aq=239.2 >0.1 = 23.9L(3) 操作壓差增大1倍，過濾常數(shù)增大1倍K'= 500(q+ 10)2 = 500(249.6+ 0.4)q=343.5L/m2V=Aq=343.5 >0.1 = 34.35L2. 用某板框壓濾機(jī)在恒壓下過濾某懸浮液，要求經(jīng)歡迎下載學(xué)習(xí)必備 過2小時(shí)得濾液4m3,不計(jì)濾布阻力，若已知過濾常 數(shù) K = 1.634XlO-3m2/h，試求:(1) 若框的尺

10、寸為1000mm xi000mmX35m m,貝卩 需要濾框和濾板各多少塊？(2) 過濾終了用水進(jìn)行洗滌，洗滌水的粘度和濾液 相同，洗滌壓力和過濾壓力相同，若洗滌水用量 為0.4 m3,試求洗滌時(shí)間？若輔助時(shí)間為0.4h,求該壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力？解:(1)過濾面積A=2 X1 X1冷=2n不計(jì)濾布阻力，恒壓過濾方程為V2二KA2 t所以 A = V/( K )0.5=4/( 1.634X10-3 >2)0.5=70m2則框數(shù)n = 70/2= 35 (個(gè)) 板數(shù)n+ 1= 36塊洗滌時(shí)間為 w = 8J =8 Xu65288X0.4/4) X2= 1.6h壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力為：G = V/(

11、 + w+ r)=4/(2+1.6+0.4)=1m3(濾液)/h第四章 一重要公式 1傳熱速率方程 2熱量衡算3K4圓直管湍流二相關(guān)概念1. 傳熱的三種方式：熱傳導(dǎo)，對(duì)流，輻射。2. 熱交換方式：直接間接。3. 熱傳導(dǎo)速率 Fourier :4牛頓冷卻定律(1) 流體被冷卻時(shí),(2) 流體被加熱時(shí),T=T TwT=Tw T5.四個(gè)準(zhǔn)數(shù)(1) Nu =L/入努塞爾特準(zhǔn)數(shù)(Nusselt)，表示對(duì)流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)；Re= p Ld/ 口雷諾準(zhǔn)數(shù)(Rey no Ids),表示流動(dòng)狀態(tài)影響的準(zhǔn)數(shù)；Pr = Cp卩/ 4普蘭特準(zhǔn)數(shù)(Prandtl),表示物性影響的準(zhǔn)數(shù)；Gr=L3 p 2 pgt/卩2格

12、拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)(Grashof),表示自然對(duì)流影響的準(zhǔn)數(shù)6. =7蒸汽冷凝：(1) 豎管(壁)層流：(2) 水平管外(因：d小，總處于層流)8.大容積飽和沸騰曲線：自然對(duì)流、泡(核)狀沸騰、膜狀沸騰9. 自動(dòng)?；瘏^(qū)：與設(shè)備尺寸無關(guān)10 .強(qiáng)化手段：例題1在研究污垢對(duì)傳熱的影響時(shí)，采用© 28 ximm之銅管，水在管內(nèi)流動(dòng)，水蒸氣在管外冷凝。傳熱 系數(shù)K在很寬的水的流速范圍內(nèi)，對(duì)清潔管和污垢管 可用如下方程表示：1/K=0.00020 + 1/(5080.8)清潔管1/K=0.00070 + 1/(500u0.8)污垢管式中:K-傳熱系數(shù)，kcaL/(m2?h?C)u-水的流速,m/s=

13、1/(500u0.8)-水的對(duì)流給熱熱阻，(m?h?C )/kcal試求污垢熱阻和蒸汽冷凝給熱系數(shù)。已知：銅的導(dǎo)熱率后330kcal/(m?h?C)解：因銅管管壁很薄，內(nèi)外管徑比近似為1,則傳熱系 數(shù)K的表達(dá)式：1/K=1/1+ /:+Rs+1/2因題給條件，清潔管經(jīng)驗(yàn)式中的數(shù)值0.00020應(yīng)是管 壁及蒸汽冷凝給熱熱阻，故兩方程相減得污垢熱阻Rs=0.00050 (m?h?C)/kcal銅的導(dǎo)熱率啟330kcal/(m?h?C)管壁熱阻/ Q 0.001/330= 0.000003(m2?h?2)/ kcal可以略去不計(jì)，故：1/1= 0.00020所以蒸汽冷凝給熱系數(shù)1 = 1/0.000

14、20二 5000 kcaL/(m2有一列管式換熱器，裝有©25>2.5mm鋼管300 根，管長為2m。要求將質(zhì)量流量為8000kg/h的常壓 空氣于管程由20C加熱到85C ,選用108C飽和蒸 汽于殼程冷凝加熱之。若水蒸氣的冷凝給熱系數(shù) 為a°=104W/(m2?K),管壁及兩側(cè)污垢的熱阻均忽略 不計(jì)，而且不計(jì)熱損失。已知空氣在平均溫度下的 物性常數(shù)為 Cpc=1kJ/(kg?K),后2.85Xl0-2W/(m?K), a=1.98xi0-5(Pa?s),Pr=0.7。試求:(1) 空氣在管內(nèi)的對(duì)流給熱系數(shù)；(2) 求換熱器的總傳熱系數(shù)(以管子外表面為基準(zhǔn));(3)

15、 通過計(jì)算說明該換器能否滿足需要？(4) 計(jì)算說明管壁溫度接近于哪一側(cè)的流體溫度。2.解:(1) di=25-2.5X2 = 20cm = 0.02m, G=W/A G=8000/(3600X).785X).022X300)=23.59kg/(s.m2) Re二diU Pa =dG/=0.0223.59/(1.98X10-5)=2.38X104>104Pr=0.7L/di=2/0.025=80"=0.023( ”diX2.85X0-2/0.02)X2.38X04)0.8XC)(2)管壁及兩側(cè)污垢的熱阻均忽略不計(jì)1/Ko=1/ao+do/(ai di)=1/104+25/(90.

16、1 疋0)=0.01397(m2?C )/W K°=71.6W/(m2?C)?h?C) Q=WcCpc(t2-ti)=(8000/3600) X103 x(85-20)=1.44 X105W m=( At A2)/ln( #At)=(108-20)-(108-85)/L n(108-20)/(108-85) =484C提供 Ao= n ndoL=300 X3.14X0.025X2=47.1m2Q=KcAo/ Amt需要 Ao' Q/K°Am=1.44Xl05/(71.6X48.4)=41.6 m2Ao' Ao滿足要求(4) 求壁溫Tw壁的熱阻忽略 Tw二tw

17、空氣平均溫度tm=(20+85)/2=525C傳熱速率=溫差(推動(dòng)力)/熱阻T (T-Tw”(1/ ao)=(Tw-tm)/do/(adi)即(108-Tw)/(1 X0-4)=(Tw-52.5)/25/(90.1 X20)二 Tw=1076C 10S：即:壁溫接近外側(cè)蒸汽溫度(或大的一側(cè)流體的溫度)3. 有一列管換熱器，用-15C的液氨蒸發(fā)來冷卻空氣。 空氣在換熱器的薄壁列管內(nèi)作湍流流動(dòng)，由40C冷 卻到-5C，液氨側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)為1880W/(m2?K), 空氣側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)為:46.5W/(m2?K)。忽略管 壁和污垢熱阻。求(1) 平均溫度差；(2) 總傳熱系數(shù)若空氣流量增加20%,其他條件不變，總傳熱系 數(shù)將變?yōu)槎嗌伲?4)為保證空氣流量增加后的冷卻程度不變，在以后 設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，可采取什么措施？ 解(I) 2tm=(40-(-15)-(-5-(-15)/Ln(55/10)=26.4 C(2) 1/K=1/46.5 + 1/1880 K 45.4W/(m2?K)(3) 如流